[发明专利]一种无煤法生产铬铁合金的系统及方法

说明书

本发明涉及一种无煤法生产铬铁合金的系统及方法。系统包括依次设置的原料预处理系统、气基竖炉和燃气熔分炉，其中，所述原料预处理系统包括成型装置；所述气基竖炉包括炉体、燃烧室和炉顶气利用系统，所述炉体从上到下依次为加料段、还原段和出料段，所述还原段外设置有所述燃烧室，所述加料段的一侧设有炉顶气出口，所述出料段四周设有数个进气口，所述炉顶气出口与所述炉顶气利用系统的洗涤塔的进气口相连，所述洗涤塔的出口与所述燃烧室的炉顶气入口和所述炉体的进气口相连；所述气基竖炉的出料段与所述燃气熔分炉的金属化球团入口相连。本发明降低了铬铁冶炼能耗，同时能生产出低磷、低硫的铬铁合金。

技术领域

本发明涉及铬铁合金技术领域，尤其涉及一种无煤法生产铬铁合金的系统及方法。

背景技术

铬铁合金是生产不锈钢、合金钢的主要铬原料，传统的铬铁合金冶炼原理是碳热还原法，所用还原剂为固态的碳素材料，如煤、兰炭、焦粉等，发生的主要反应为：FeO+C＝Fe+CO；3Cr2O3+13C＝2Cr3C2+9CO；Cr2O3+3C＝2Cr+3CO。该方法反应温度较高，尤其是铬氧化物所需的还原反应温度在1300℃以上，因此铬铁冶炼能耗较高。此外，据文献介绍，铬铁合金产品中的磷含量50％以上均来自于固体碳素还原剂，因此，一直以来都难以生产出磷、硫含量特别低的铬铁合金产品，导致许多钢厂在冶炼时需要同时添加昂贵的金属铬和铬铁合金，确保铬含量达标，磷含量不超标。

有一种用于直接从铬铁矿生产适合于炼钢的铬铁合金的方法，其是将干燥的具有碳粉添加物的铬铁矿粉团聚物供给到具有作为还原剂的天然气、处于适合还原温度下的反应容器中，利用重整后的天然气对铬铁矿进行还原。

作为还原剂的天然气为主要含CO和H2的重整天然气，其认为CO和H2可以同时还原铁氧化物和铬氧化物，但实际上CO和H2在所述条件下可以还原铁氧化物却并不能还原铬的氧化物，因此该技术只能促进铁的金属化率和不能提高铬的金属化率。

而且上述技术仍采用了配入碳粉的作法，仍会带入一定量的硫、磷等杂质，且由于其主要的反应机理仍为碳热还原，因此，其为了降低反应温度，添加了碱性盐作为促进剂，这类盐类通常具有较强的腐蚀性，会缩短设备的使用寿命。

还有采用含有天然气、氮气和氢气的混合气体固态条件下还原铬铁矿粉的方法。其工艺流程是在先采用混合气体对铬铁矿粉进行预还原，然后热送进入矿热炉内，通过配加硅石和焦炭进行深还原，从而获得高碳铬铁合金。根据反应原理，天然气(CH4)和铬铁中的铬氧化物反应，会生成氢气和一氧化碳，混合气体中氢气的存在会抑制反应的进行，不利于铬氧化物的还原。因此，其仍旧是通过后期矿热炉内的焦炭对铬的氧化物进行深还原。采用粉矿直接入炉，容易造成烟气中固体颗粒较多，降低铬矿的利用率，加重烟气处理负担。

因此，为了提高气体还原铬铁矿的铬还原率，降低铬铁合金的冶炼能耗，降低铬铁合金产品的磷含量和硫含量，提高铬铁合金的品质，实现无煤化生产铬铁合金，减少硫排放，实现铬铁合金的清洁生产，有必要提出一种新的生产铬铁合金的技术。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种无煤法生产铬铁合金的系统及方法，以提高气体还原铬铁矿的铬还原率，降低铬铁合金的冶炼能耗，降低铬铁合金产品的磷含量和硫含量，提高铬铁合金的品质，实现无煤化生产铬铁合金，减少硫排放，实现铬铁合金的清洁生产。